产业要闻

智能制造系统解决方案典型案例展示(一)

作者:电子信息产业网来源:中国电子报、电子信息产业网发布时间:2017-11-22 09:42我要评论

为大力发展智能制造,充分发挥智能制造系统解决方案供应商的重要作用,加快推动制造业转型升级,培育制造业竞争新优势,在工信部的指导下,2016年11月30日,由业内50余家单位发起成立了智能制造系统解决方案供应商联盟。联盟成立一年来,对培育和壮大智能制造系统解决方案供应商,搭建智能制造系统集成技术研发、行业应用和市场推广的一体化公共服务平台,促进智能制造系统集成共性技术和核心技术的交流与研究做出了积极贡献。为展示联盟成员取得的成果,本报特开辟专版,介绍联盟理事长单位在智能制造领域的实用化解决方案及典型案例,为国内智能制造企业提供相关借鉴。

北自所:提供全面智能制造解决方案

北京机械工业自动化研究所创建于1954年,是原机械工业部直属的综合性科研机构,1999年转制为国务院国资委监管的大型科技企业。60多年来,北自所一直致力于制造业领域自动化、信息化、集成化、智能化技术的创新、研究、开发和应用。北自所可为企业提供自动化专机/单元、集成化产线/系统、数字化车间、智能工厂等多种智能制造解决方案,助力企业提质增效、转型升级。

1.水长城中压空气绝缘开关设备制造数字化车间

该项目是2015年智能制造发展装备专项。该数字化车间由8个分系统组成,涵盖加工、装配、检测、物流、管理等环节,是离散制造的典型案例。项目已于2016年11月20日在甘肃天水顺利通过验收。

在加工环节实现了多台数控机床之间的互联互通,实现了CAD与CAM的无缝集成;在车间底层,实现了加工、装配和检测设备之间的互联互通;通过MES系统,实现了整个车间生产的信息化管理;采用数控、自动仓储、机器人、机器视觉和优化调度等技术,大大提高了制造的智能化水平。

项目通过多种技术的综合应用与集成,实现了检验工序化、加工数控化、仓储自动化、制造智能化、管理信息化;达到了“产品升级、产能升级、管理升级”的建设目标;在信息化、智能化方面,处于国内领先、国际先进水平。

2.潍柴动力WP5/7系列发动机柔性自动化装配生产线

该项目是2012年智能制造发展装备专项。该生产线主要承担潍柴WP5/7系列发动机装配试验等生产任务,年生产目标为10万台。它的自动化、信息化、综合集成水平达到(部分超过)德国同类装备水平。项目已于2014年12月29日在山东潍坊顺利通过验收。

生产线主要由总装一线、总装二线、试验预装线、试车线、涂装线等组成,采用完善的信息化管理系统进行集成管理,能够实现WP5/7两种柴油机任意顺序混流柔性装配生产。气门锁片的装配及检测采用具有自主专利的全自动装配及检测设备,属国内首创。

生产线集成生产任务管理、线体智能故障诊断及报警、柴油机机型及姿态自动识别、自动转运、流向自动控制、自动装配拧紧和测漏、装配信息自动跟踪等功能,实现高度信息集成、生产连续、节拍稳定、少人或无人操作。生产线以PDM系统为核心,实现与CAPP、ERP、MES、精益拉动系统等的集成管理。

3.江苏盛虹化纤生产智能物流系统

该项目是国家第一批智能制造项目之一。通过北自所和盛虹公司的精诚合作、协同创新,攻克技术难关,开发智能装备,成功研制出具有国际先进水平的成套系统,引领了国内同行业持续至今的装备升级和智能转型。项目设备总投资8741万元,已于2014年12月5日在江苏顺利通过验收。

项目解决了丝卷信息绑定与校验、堆垛机高速运行和高精度定位、机器人手爪柔性化、丝卷和纸箱智能分道、智能跟踪调度软件、物流系统综合集成等关键技术,实现了从丝车上线、落筒、输送、储存、检验分类、包装到码垛的全程自动化。

通过项目的实施,促进了化纤行业提质增效,在行业内得到了广泛的推广应用,起到了引领示范作用。

中机六院:开启智能工厂建设新模式

机械工业第六设计研究院有限公司(简称中机六院)创建于1951年,是拥有工程设计综合甲级资质的国家大型综合设计公司,现隶属于世界500强企业——中国机械工业集团有限公司。

中机六院为中国智能制造系统解决方案供应商联盟理事长单位、国家智能制造标准化总体组成员单位、全国首批两化融合管理体系贯标咨询服务机构。

中机六院拥有博士后科研工作站、绿色建筑信息模型化国家地方联合工程实验室、河南省制造业大数据应用产业技术研究院、河南省智能工厂系统集成创新中心等6个国家级及省级科研平台,主编了《制造工业工程设计信息模型应用标准》等智能制造相关国家标准。今年获批工信部制造业与互联网融合发展试点示范项目“智能工厂全生命周期公共服务云平台”。

中机六院牵头承担了包括《智能工厂建设导则标准研究和试验验证平台》《互联网+智能工厂协同设计云平台》《农机装备工艺设计仿真及信息集成标准研究和试验验证》等在内的国家智能制造重大专项4项,参与国家智能制造重大专项16项,提供技术服务推动建成国家智能制造试点示范项目11项,逐步形成可指导实施的智能工厂建设新方法——智能工厂建设新模式。

1.智能工厂建设方案

参考智能制造标准体系和智能制造安全体系提出智能工厂的系统架构,物理工厂中的生产设备和公用基础设施通过信息基础设施进行联网,数据采集与监视控制系统采集物理工厂中的各种信息,并传递给车间、企业级信息化应用系统,实现生产过程管理、质量管理、库存管理等。同时,构建与物理工厂对应的虚拟工厂,实现实时数据采集、传输、交换,采用仿真技术进行生产过程的实时仿真和优化,达到物理工厂和虚拟工厂同步运行的效果。

在智能工厂设计阶段,结合生产工艺要求,考虑系统间的信息流传递和软硬件接口,并以软硬件物理布置图、信息流图、接口图等形式呈现,指导企业进行设备招标和信息化系统选型。与传统设计相比,新设计中增加的设计内容,为企业的软硬件招标、采购、实施提供了依据,缩短了实施周期。

2.智能工厂建设内容

1)物理工厂

物理工厂包含实体工厂、工业物联网以及信息化系统。实体工厂主要由工艺设备、公用基础设施和信息基础设施组成。工业物联网包括生产过程中的数据采集、生产监控、防差错、按灯等系统。信息化系统指企业资源管理ERP、制造运行管理MOM、产品全生命周期管理PLM等。

2)虚拟工厂

虚拟工厂由模型和仿真两部分内容组成。模型分为产品模型、工厂模型、过程模型、架构模型;仿真分为工艺仿真、性能仿真、建造仿真。

3)虚实集成(数字孪生)

将物理工厂进行数字镜像,利用工业物联网实现工厂物理世界和信息世界的互联互通、智能操作和典型应用。

4)标准体系

建立一套体系标准,用于规范智能工厂全生命周期的各项活动,主要标准有数据字典、业务流程标准、编码规范、协作标准、接口标准、协议标准、验收标准等。

5)安全体系

智能工厂全生命周期的生产安全和信息安全,主要有安防、危险源监测、火灾自动报警、数据安全等。

3.智能工厂实施路线

提出基于工厂三维信息模型,同时开展虚拟工厂、物理工厂建设,实现虚拟工厂与物理工厂融合推进的实施路线。在设计阶段以工艺为龙头,充分考虑与生产系统相关各种因素;在建造阶段以虚拟工厂指导物理工厂建设,并实时更新工程的信息;在竣工阶段移交与物理工厂对应的虚拟工厂,为虚拟工厂与物理工厂同步运行奠定基础,实现智能工厂全生命周期管理,达到“实体即数据,验证即生产”的效果。

上海明匠:满足非标个性化生产需求

上海明匠智能系统有限公司(以下简称上海明匠智能)是国内知名的系统解决方案供应商。明匠智能现有非标自动化、电气控制、工业软件和工业物联网专业设计团队,具有多年非标设备设计制造经验和丰富的智能工厂、智能产线、智能仓储物流和MES项目经验。研发出立体仓库、AGV、MES、智能网关等产品,形成了通用机械、汽车零部件、家居、家电、高中低压输配电、铸造锻造、海工与港口重工和新能源等行业智能制造系统解决方案。

上海明匠智能系统解决方案整体包含五大部分:顶层架构设计、非标自动化生产线设计、智能仓储物流、车间工业物联网设计和工业软件。

1.顶层架构设计

明匠智能基于物联网、大数据、云计算等新一代信息技术,通过对企业智能制造能力成熟度做综合调研,设计出贯穿设计、采购、生产、质量、物流、销售、服务等环节的总体规划方案,规划出满足企业组织、文化、战略要求的智能制造蓝图。

2.非标自动化生产线

上海明匠智能结合在智能工厂建设的多年非标设备设计制造经验,丰富的智能工厂、智能产线与物流系统项目经验,按照客户需求和生产需要,对关键必要工序应用自动化和数字化能力的生产设备进行数据采集,实现对机器、工艺、物料等多项资源的系统集成。打造完全自主可控和定制化的智能工厂流水线,实现快速设备、工装、工艺切换,满足高度柔性化、个性化生产。

3.智能仓储物流

上海明匠智能结合在智能仓储领域积累的项目经验,可以为客户提供立体仓库的设计、研发和生产,并提供配套的WMS和WCS系统软件,通过仓储配送、运输管理系统的集成,根据实际生产计划实现自动出入库管理;通过仓储管理模型实现动态货位分配和移库管理,实现物料及时配送;通过生产、仓储配送、运输管理多系统的集成优化,实现仓储和配送可视化管理;通过生产线实际生产计划,实现拉动物料配送;通过模型优化引擎,实现配送运输线路优化管理。为客户提供工厂物流的整体解决方案。

4.车间工业物联网设计

通过上海明匠智能牛顿1.0操作系统实现了工厂的设备组网。该系统支持西门子、三菱、台达等数十种PLC的采集,支持Fanuc、三菱、西门子840D等十余种主流数控系统,没有总线接口的老旧设备和基于嵌入式板卡开发、设备的数据采集。该系统的投入使用将工业4.0项目的实施难度降低了60%%,维护成本降低了90%%,用户只需简单配置即可按照自己意愿去采集想要的数据,该操作系统让每一个用户成为工业4.0的开发者。

5.工业软件

上海明匠智能MES基础平台上集成了生产调度、产品跟踪、质量控制、设备故障分析、网络报表等管理功能,通过联网可以同时为生产部门、质检部门、工艺部门、物流部门等提供车间管理信息服务。系统通过强调制造过程的整体优化来帮助企业实施完整的闭环生产,根据不同的行业需要做适当的开发,其中约50%%基础平台、30%%配置、20%%定制化开发。

石化盈科:深耕石化工业智能制造体系

石化盈科是中国领先的管理咨询、信息技术及外包服务商。凭借中国石化和电讯盈科两大母公司的资源,丰富的行业经验、国际化与本土化的广泛能力,已经构建起完整的IT服务价值链,服务涉及咨询规划、信息工程监理、IT基础设施系统集成、解决方案设计与实施、应用软件开发设计和IT系统运维外包等领域,为客户提供全面整合的信息技术服务。

2015年至今,总共有12家石油化工企业被评为国家智能制造试点示范,石化盈科承建了其中5家企业的智能化建设,包括:九江石化、镇海炼化、中煤榆林、茂名石化和普光气田,分别被工信部列为2015、2016、2017年国家智能制造试点示范。

1.中国石化智能工厂项目建设历程

中国石化早在2013年就完成智能工厂规划。2014年,选择燕山石化、镇海炼化、茂名石化、九江石化4家企业开展试点建设。2016年,4家企业整体上线,打造了中国石化智能工厂1.0版。2017年启动了升级版(2.0)和推广建设工作。具体建设经历如下三个阶段。

1)规划设计阶段

2012年:启动中国石化智能工厂试点建设工作;

2012年9月:开展总体规划;

2013年年底:完成整体设计。

2)试点建设阶段

2014年2月:选择燕山石化、茂名石化、镇海炼化、九江石化作为试点企业;

2015年12月:4家试点企业核心功能整体上线,初见成效;

2016年6月:承担2016年国家石化行业智能工厂通用技术要求和评估规范标准化和试验验证项目;

2016年11月:完成智能工厂试点验收,形成智能工厂标准体系初稿。

3)升级推广阶段

2017年1月:以石化智能工厂2.0为起点,启动中科炼化智能工厂基础设计;中煤陕西榆林智能工厂启动信息化项目深化应用;

2017年6月:石化盈科承担2017年国家新模式及标准化项目;《石化行业智能工厂解决方案试点示范项目》获批工信部“2017年制造业与互联网融合发展试点示范项目”;

2017年7月:石化盈科携手华为正式发布流程工业智能制造工业云平台ProMACE。

2.国内首个流程工业智能制造工业云——ProMACE

智能制造是推动我国流程工业向高端、绿色、服务方向发展,实现由大变强的必由之路。迫切需要将智能制造与云生态相结合,构建工业云体系,融合先进制造技术和互联网、云计算、物联网、大数据等信息技术,以工业云平台为载体,通过虚拟化、服务化和协同化等技术手段,汇聚分布、异构的制造资源和制造能力,在制造全生命周期的各个阶段中,根据用户需求提供优质、及时、低成本的服务,实现制造需求和社会化制造资源的高质高效对接。

在中国石化智能工厂成功试点并取得良好应用效果的基础上,经过多年的不断探索,石化盈科将最新的智能化信息化技术与其丰富的行业领先实践相结合,打造了国内首个流程工业智能制造的核心引擎ProMACE,未来将成为流程工业智能制造的“操作系统标准”。

ProMACE的设计理念是以工厂为中心,打造信息物理融合、集成共享、实时智能的开放生态系统。作为一个开放、完整、安全的流程工业云,ProMACE提供了可扩展的开发环境和统一的应用商店,支持第三方应用接入,打造了一个共赢、共享的生态圈。

ProMACE按照“平台+应用”的理念,对上层工业应用进行技术、标准、安全的统一管控,形成统一平台和运营“核心引擎”,加强企业各类数据的集中集成和数据向信息、知识和智慧的转化整合,支撑业务应用的模型化、实时化和智能化。

3.国家智能制造试点示范建设实践案例——九江石化

1)利用工业4G网,支撑了企业生产操作协同联动

利用工业4G无线网和智能巡检设备,实现外操巡检数字化和内操巡检自动化,提高了现场处置效率,操作平稳率提高5.3%%,操作合格率从90.7%%提升至99%%。

2)建设智能HSE污染源排放及职业危害监测,提高了安全环保管理精细化水平

建设HSE污染源排放及职业危害监测,建立了污染排放监测点370余处、职业危害监测点770余处。实现了对企业现场作业、人员、环境三位一体闭环管理,通过“环保地图”实现实时监控、异常报警和自动推送。

3)建设生产协同优化管理系统,提升了供应链协同优化水平

建设了具有生产优化、效益预测、实时跟踪功能的协同优化管理系统,实现了业务信息集成共享、业务协同高效有序、生产优化动态调整,提高了资源配置优化水平。2015至2016年,九江石化生产优化综合增效5.7亿元。

4)开展大数据分析,提升了报警预警精确水平

利用中国石化50套催化装置约50TB历史数据,开展装置报警分析,实现关键报警提前1~2分钟预警,装置报警数量减少40%%,为操作人员及时采取措施、规避生产风险争取了宝贵时间。

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责任编辑:赵强
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